[发明专利]一种超导复合胶电极浆料及其制备方法、超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂硫电池正极材料，更具体地说，是一种改性硫电极材料。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高，自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽、循环寿命长等优点，是目前综合性能较好二次电池体系，并已广泛应用于手机、数码相机和笔记本电脑等便携式电子设备上。然而随着电子电动设备的不断发展，尤其是近年来电动汽车和混合动力汽车的兴起，传统锂离子电池已经越来越难以满足人们对于电池能量的需求。传统锂离子电池正极材料以过渡金属氧化物为主(如LiCoO₂、LiMnO₂和LiFePO₄等)，虽然具有循环寿命长、安全性好等优点，但是受到其相对较低的理论比容量限制，难以满足动力电池对高能量密度的需求。锂硫电池是以单质硫为正极，金属锂为负极的电池体系。单质硫拥有1675mAhg^-1的理论比容量，对应的锂硫电池拥有2600Whkg^-1的理论比能量，是目前商业化锂离子电池实际所能达到的近10倍左右，同时活性物质硫的来源广泛，价格低廉，环境友好，因此锂硫电池被认为是最具潜力新一代高能储能体系之一(参见：Manthiram,A.,S.H.Chung,andC.Zu,Lithium-sulfurbatteries:progressandprospects[J].AdvMater,2015.27(12):1980-2006.)。尽管锂硫电池拥有如此的诱人的优点，但该体系仍然存在着一些问题，导致其商业化进程缓慢。这些问题包括硫及还原产物Li₂S的电子、离子传导性差，充放电过程电极体积变化大，中间产物在电解液中的具有溶解性以及伴随的“穿梭效应”等，导致锂硫电池的循环寿命较差(参见：Fang,X.andH.Peng,Arevolutioninelectrodes:recentprogressinrechargeablelithium-sulfurbatteries[J].Small,2015.11(13):1488-511.)。近年来，各类的硫碳复合物材料被合成，并有效提高了锂硫电池的电化学性能，然后复杂且昂贵的特殊结构碳材料制备并不适用于工业化生产，而采用多功能粘结剂有望简单而有效的达到提升电池性能的目的。在电池中，粘结剂一般是将活性物质粘结到集流体上，在充放电过程中被用以维持电极的结构完整性，确保电子通路，保证电池正常运行的高分子材料，是影响电池性能的至关重要的因素。现在用于锂硫电池正极材料的粘结剂仍以传统的聚偏氟乙烯(PVDF)为主。但传统的聚偏氟乙烯作为粘结剂，由于其毒性过大，且必须使用有毒的溶剂，生产中对环境的污染很大，对作业人员的健康造成威胁。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种价格低廉，安全环保、易于工业化，可显著提高硫正极电化学性能的超导复合胶电极浆料；

本发明的另一目的是提供上述锂硫电池硫正极浆料的制备方法；

本发明的又一目的是提供上述利用上述锂硫电池正极浆料制备锂硫电池正极电极片。

一种超导复合胶电极浆料，各组分按重量份计包括：海藻酸钠1份、阿拉伯胶0.5-3份、水25-36份、单质硫2-9份、科琴黑1-6份。

作为优选方案，上述的超导复合胶电极浆料，各组分按重量份计包括：海藻酸钠1份、阿拉伯胶1份、水30份、单质硫4份、科琴黑2份。

优选的，所述单质硫为升华硫。

优选的，所述的超导复合胶电极浆料，其特征在于：所述水为去离子水。

上述的超导复合胶电极浆料的制备方法，其特征在于：按配方比例将海藻酸钠混合阿拉伯胶均匀后加入水中溶解分散，加入单质硫和科琴黑，搅拌至混合均匀，即可。

一种超导锂硫电池硫正极电极片的制备方法，包括如下步骤：

1)将铝箔依次用去离子水和丙酮清洗，干燥，裁成直径14mm的圆片；

2)将上述的浆料倒在清洗干燥后的铝箔上，用刮刀均匀地将浆料涂覆在铝箔的毛面，干燥，即可得到正极电极片。

优选的，所述步骤2)中，干燥的过程采用先真空干燥再常压干燥的方法。

进一步优选的，所述真空干燥的温度为40℃、干燥时间为8h；所述常压干燥的温度为80℃、干燥时间为2h。

优选的，所述步骤2)中，将10-12uL的浆料均匀涂于14mm的铝箔圆片的毛面。

优选的，所述步骤2)中，刮刀的使用厚度为200-400μm。